APP下载

内抛式注浆钢管支撑技术在某项目基坑围护中的应用

2019-08-27邱恒

世界家苑 2019年7期
关键词:建筑物

邱恒

摘要:某拟建大型商业综合体项目基坑西侧浦锦路中部约120m范围的原基坑围护设计方案采用斜抛撑,须对底板进行分块施工,由于基坑外侧不具备挖土条件,现场挖土存在一定难度,而且围护方案的选型及施工对总体工程的施工进度影响较大,因此采用内抛式注浆钢管围护替代原斜抛撑,钻孔灌注桩/土工法同原设计。内抛式注浆钢管支撑是一项基坑支护新技术,优化施工流程及工期;可实现敞开式开挖土方,无支撑施工、养护和拆除工况,无换撑工序,节省施工工期。

关键词:建筑物;基坑围护;斜抛撑;内抛式注浆钢管

1 引言

某拟建大型商业综合体项目,位于上海市闵行区,场地地势较平坦,共布设 12 幢 9 层办公或商铺、2栋2层展示和餐饮、1 栋 5 层商业楼、一个集中地下车库及相关的配套设施,总建筑面积为 153450 平方米。基坑总面积约5.0万m2,基坑周长约1000m。设置一层地下室,建筑±0.000相当于绝对标高+5.100m,周边道路路面绝对标高约+4.400m,本工程地下室底板板面相对标高统一为-5.600m,地库底板厚度400mm,主楼底板厚度650mm,一般地下车库底板开挖深度为5.40m,主楼区域底板开挖深度为5.65m。

基坑西侧浦锦路中部约120m范围原设计方案采用斜抛撑,须对底板进行分块施工,由于基坑外侧不具备挖土条件,现场挖土存在一定难度,而且围护方案的选型及施工对总体工程的施工进度影响较大,所以在确保工程安全和质量的前提下,实现投资效益最优化显得尤为重要。

2 拟建场地条件分析

2.1 地层条件

根据本场地勘察资料,该勘察场地位于长江三角洲入海口东南前缘,其地貌属于上海地区四大地貌单元中的滨海平原类型。受周边建设项目堆土影响,拟建场地内部地势起伏较大,局部区域堆土厚度超过3.00m,根据项目要求,基坑围护施工前需将拟建场地整平至绝对标高+4.400m,即相对标高-0.700m。

拟建场地地基土在勘察深度范围内均为第四系松散沉积物,主要由饱和粘性土、粉性土和砂土组成,具水平层理。按其沉积年代、成因类型及其物理力学性质的差异可划分为7个主要土层(若干个亚层),基坑开挖影响深度范围内场地分层主要有以下特点:

①层填土,遍布,可分为①1层杂填土和①2层素填土,杂填土,厚度约0.6~2.5m;素填土厚度约1.5~2.5m。

②层褐黄~灰黄色粉质粘土,层底较平缓,含氧化铁斑点,稍有光泽,局部夹少量粉土团块,可塑,中等压缩性,土质均匀。

③层灰色淤泥质粉质粘土,遍布,呈流塑状,含云母,有机质,局部夹薄层粉砂,土质不均匀。具有压缩性高、强度低、渗透性小和灵敏度高等特性,该层在不同深度含有有多层薄层粉土。

③夹层灰色粘质粉土,遍布,中等压缩性,局部夹少量粘土,中等摇震反应,无光泽低等干强度,低等韧性,场地北侧层厚约 1.5m,场地南侧约 5.0m。

④层灰色淤泥质粘土,遍布,呈流塑状,夹少量极薄层粉性土,具有压缩性高、强度低、渗透性小和灵敏度高等特性。

⑤层灰色粉质粘土,土质不均,含云母及贝壳碎屑,夹薄层粘性土。无摇震反应,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,呈软塑状,中等-高等压缩性。

场地典型工程地质剖面及静探曲线详见图1。

2.2 水文地质条件

对本工程基坑有影响的含水层为浅层的潜水层,主要补给来源为大气降水和地表水。

(1)潜水。本次勘察期间测得地下潜水稳定水位埋深为0.50m~4.00m(局部人工堆土较厚),其相应标高为+2.65 m~+4.17m。根据上海市工程建设规范《地基基础设计规范》(DGJ08-11-2010)有关条款,上海地区水位埋深一般在0.5m~1.5m,年平均水位埋深为0.5~0.7m,设计时取地下高水位埋深0.50m考虑计算。

(2)承压水。深部第⑦层为上海地区第一承压含水层,据上海地区已有工程的长期水位观测资料,第⑦层中的承压水,水位年呈周期性变化,水位埋深的变化幅度一般在3.0m~12.0m,均低于潜水水位。因本工程基坑开挖深度7.0m左右,承压水对本工程基坑开挖无影响。

(3)后注浆灌注桩对承载力、原设计桩型的影响。

2.3 不良地质条件

根据勘察资料,拟建场地红线南侧约 20.0m 分布有宽度约 40.0m 的周浦塘,水深约4.0m左右,淤泥厚度约1.0m左右,场地因周边建设场地人工堆土影响,现状杂填土厚度约 0.6-2.5m,据现场踏勘,局部高度超过3.0m,素填土厚度最深约7.0m 左右。因场地内存在大量堆土区域且堆土较厚,勘察期间部分螺纹孔及小螺纹孔加孔受场地条件限制无法施工,待场地内部明暗浜经补勘探明后再进行针对性处理。

2.4 基坑围护设计参数

基坑围护设计主要参数如表1所示。

3 基坑西侧设计方案

本工程地下设置一层地下室,建筑±0.000 相当于绝对标高+5.100m,场平后场地绝对标高按+4.400m 考虑,即相对标高-0.700m。基坑一般区域开挖深度5.80m(按贴边承台考虑)。基坑安全等级为三级,环境保护等级为三级。原设计基坑大部分区域采用重力坝围护,基坑西侧(约120m)采用钻孔灌注桩或土工法加斜抛撑围护,围护平面及相关剖面见下图2~3。

原设计方案采用斜抛撑,须对底板进行分块施工,由于基坑外侧不具备挖土条件,现场挖土存在一定难度,因此采用内抛式注浆钢管围护替代原斜抛撑,钻孔灌注桩/土工法同原设计,具体设计参数如下:6-6 剖面:采用700@900钻孔灌注桩,桩长14.0m;采用双排2700@1000水泥土搅拌桩进行止水,搅拌桩长12.5m;7-7 剖面:采用双排2700@1000水泥土搅拌桩,搅拌桩长15.3m;搅拌桩内插型钢H700×300×13×24,采取隔一插一方式,型鋼长度为16.0m;内抛式注浆钢管:注浆钢管桩采用Φ273x10@3.5m,水平倾角为50°,桩长21m,单根水泥用量不小于3.0 吨。注浆钢管桩需避让工程桩;配筋垫层:基坑贴边6m 区域设置厚200mm 配筋垫层,内配10@200X200 双层双向钢筋网片。

内抛式注浆钢管支撑是一项基坑支护新技术,可取代常规方案的支撑体系,优化施工流程及工期;可实现敞开式开挖土方,无支撑施工、养护和拆除工况,无换撑工序,节省施工工期。技术优点:

1.代替了原有复杂的支撑体系,施工内容大大减小。

2.受力体系类似常规的斜抛撑,但无须对底板进行分块施工。

3.施工速度较快,且可实现土方的敞开式开挖,施工工期大大节约。

4.无支撑施工、养护和拆除工况,地下结构施工可连贯进行。

5.无换撑工序,节约成本及工期。

6.有利于基坑的风险控制。,内抛式支撑可在基坑回填后割除,基坑变形可控。

7.绿色环保,环境及社会效益明显。钢筋、混凝土等材料用量远少于常规方案,又避免了拆撑时对环境的二次噪音、粉尘污染。

4 施工工艺流程

4.1 施工工艺流程

前撑式基坑支护组合技术采用单排或双排排桩围护结构,包括压顶板/圈梁、围护墙以及多组型钢、钢管,根据工程特点,钢管前撑入基坑内部,交错分布,形成稳定体系,保证基坑安全。前撑式基坑支护组合技术主要施工工艺流程如图6所示。

1、沟槽开挖:沟槽开挖深度70cm,高于设计标高50cm,沟槽开挖宽度80cm。施工工作面必须满足平整,有足够的强度,保证钻机施工时候平稳(若有必要铺设钢板)。

2、钻机引孔:孔位定位是要考虑到引孔的直径大于钢管直径,所以以桩位底标高定位引孔的底标高,避免施工误差。根据土层的地质条件来调节引孔深度。原则上不小于2米。

3、安放钢管:

(1)钢管运输过程必须在1/3处设置两个吊点,保证钢管运输的安全,严禁托运。

(2)钻机移到安全距离,设置到同角度,作为钢管安放的参照角度。

(3)安放过程中有机械手拎起端部,挖机配合吊住另一端,协助机械手将钢管调整到孔位。

(4)在钢管下放过程中,以钻孔机的倾斜角作为校正,下放过程中务必做到准确、均速、平稳。

4、碎石填充:钢管安放后进行碎石填充。选用孔径为20~40mm大小的碎石。填充前需挑出杂质、清洗碎石,避免注浆时堵塞注浆孔口。

5、孔底注浆:注浆钢管在使用前应检查有无破裂和堵塞,接口处要牢固,防止注浆压力加大时开裂跑浆。注浆时通过注浆泵加压,低速注入孔底。注浆分三次注入,第一次注浆以浆液泛出注浆孔壁为止,时长40分鐘左右。间隔时间不小于1.5小时。注浆量每根不小于4吨。

6、钢板焊接:必须选用502焊条,采取满焊保证焊缝质量。钢板的焊接必须和压顶梁(板)做到有效的接触,满足设计要求。

7、装配式垫层施工:施工前做好基坑开挖的跟踪,基坑开挖到底后立即进行安装。安装时先将基地凿平,在底部开槽或填干水泥铺平。装配式垫层按照图纸进行加工。

8、钢管支撑拆除:

(1)钢管支撑拆除时,需先焊断与结构接触部分的钢管,而后露出填芯。

(2)采用钢筋混凝土切割机割断填芯素混凝土。

(3)采用同样的办法分别切断钢管同外墙及结构底板的连接。

(4)采用风镐凿除多余的填芯素混凝土。

4.2 施工要求

4.2.1 注浆钢管

(1)钢管注浆桩杆体采用Φ273X10(Q235B)钢管,应清除油污、锈斑,严格按设计尺寸下料,每根钢管的下料长度误差不应大于50mm。

(2)钢管注浆桩自下而上注浆,分三次注浆,每间隔1.5小时注浆一次。注浆钢管底端2m范围布置不少于10个注浆孔,梅花形布置,注浆孔直径不小于8mm,每个孔外设置倒刺,倒刺采用10x10x3mm角铁,长度15mm,与钢管满焊连接,焊缝尺寸3mm;注浆孔外倒刺也可采用弧形钢板。

(3)注浆水泥采用P.O.42.5级普硅水泥,浆液水灰比0.55,单根桩水泥用量不少于设计要求值。

(4)圈梁在内部设置钢管,预留钢管注浆桩孔道,浇筑圈梁前用麻袋将孔道填满。

(5)圈梁纵筋遇预留孔道钢管时可适当调整间距,但间距不应大于200mm。

(6)注浆体应进行水泥浆或砂浆试块抗压强度试验检测,检测结果应符合设计要求;对浆体的强度检验数量应为每15根钢管注浆桩不少于1组,每组不应少于6个试块。

(7)钢管注浆桩待地下结构底板施工完成后进行割除。

(8)应进行钢管注浆桩静载荷试验确定单桩承载力。

4.2.2 土方开挖

(1)土方开挖前应具备开挖条件,监理单位应按相关标准对围护结构的施工质量进行检查或验收;开挖应按照分层、分段、分块、对称、平衡、限时的方法确定开挖顺序;

(2)本段基坑需分4段进行开挖,单段开挖长度不超30m;

(3)基坑开挖的土方不得在临近建筑及基坑周边影响范围内堆放,并应及时外运;

(4)基坑分层开挖厚度不应大于4m,临时边坡坡度不大于1:1.5;

(5)坑底以上30cm土方应采取人工修底的方式挖除,并防止坑底土体扰动;混凝土垫层应做到随挖随捣,挖土到设计标高后,应在8 小时内浇筑垫层,垫层浇至围护桩边,无垫层坑底最大暴露面积不得大于200m2;

(6)邻边的局部深坑(深度超过1.5m)应在大面积垫层完成后开挖,严禁一次开挖到底;

(7)基坑分块开挖时,开挖至坑底后,相应分块底板需在15天内浇筑完成;

(8)基坑边超载应控制在15kN/m2以内,并严格控制不均匀堆载;大量超载位置应另行加固;

(9)遵循先撑后挖、限时支撑、严禁超挖的原则,无支撑暴露时间控制在48小时之内,无支撑暴露长度不大于30m;

(10)挖土机械严禁直接压过支撑杆件,挖土机械通过支撑前,必须回填30cm厚土体,并铺设道板架空后方可通行;

(11)挖土机械严禁碰撞工程桩、围护桩;挖土应先掏空钢管、工程桩四周,避免钢管承受不均匀的侧向土压。

5 结论与建议

内抛式注浆钢管支撑是一项基坑支护新技术,可取代常规方案的支撑体系,优化施工流程及工期;可实现敞开式开挖土方,无支撑施工、养护和拆除工况,无换撑工序,节省施工工期。施工过程中应严格按照施工工艺流程进行施工,为控制基坑位移,应在开挖前编制详细的分块开挖施工组织设计,并采取措施防止坑壁渗漏和确保坑内降水效果。

(作者单位:上海常筑建筑工程技术有限公司)

猜你喜欢

建筑物
八个方向 活学活用
My Hometown
《晚霞》
建筑物防雷类别划分的分析与探讨
未来的建筑物
爆炸过后
火柴游戏
基于区间数理论的基坑周边建筑物风险模糊评判